Лауреаты конкурса «Свободный полёт - 2013»

    О фонде  Конкурс Свободный полёт  Конкурс творческих идей  Собрание конкурсных работ  Физика  Математика  Это интересно 

Опыты Х.К. Эрстеда. Магнитное действие тока.

Дата: 1820.

Методы: качественное исследование.

Прямота эксперимента: прямое наблюдение, соотнесение с известными свойствами постоянных магнитов.

Искусственность изучаемых условий: естественные, упрощенные до модельных.

Исследуемые фундаментальные принципы: законы магнитостатики.

Ханс Кристиан Эрстед (1777–1851) был, пожалуй, первым, кто стал раскрывать термин «электромагнетизм» в физике, т.е. изучать взаимосвязь электрических и магнитных явлений. Действительно, электростатическое взаимодействие и взаимодействие постоянных магнитов были известны с глубокой древности. Эрстед же в 1820 г. обнаружил, что протекающий по линейному проводнику ток отклоняет магнитную стрелку, находящуюся вблизи него. Если отключить этот проводник от источника питания и расположить по линии север–юг, то стрелка, расположенная рядом с проводником, естественно, будет параллельна ему (см. рис. справа, (а) ). Если же по проводнику пустить ток (см. рис., (б)) , то стрелка повернется на 90 градусов и встанет перпендикулярно ему. Такое же поведение стрелки вызывает приближение ее к постоянному магниту, поэтому естественно сделать вывод, что провод с током также является магнитом, а стрелка выстраивается вдоль его силовых линий.

Чтобы подтвердить фундаментальность сделанного открытия, Эрстед использовал проводники из разных металлов, разной толщины и длины, располагал магнитную стрелку под и над проводником с током и на разных расстояниях от него, а также изменял направление и абсолютную величину тока. В итоге он пришел к выводу, что сила магнитного действия тока ослабевает с увеличением расстояния, не зависит от природы проводника (а только от силы тока) и меняет свое направление вместе с изменением направления тока. Также Эрстед отметил, что она имеет «круговой характер» (силовые линии опоясывают проводник). Интересно, что первоначально, заметив отклонение магнитной стрелки из-за текущего тока, Эрстед предположил, что «магнитное действие» излучается проводником с током, как тепловая энергия. Однако дальнейшие исследования показали достаточно нетривиальный характер этого взаимодействия.

Эрстед явился первым, кто пробросил мост между электрическими и магнитными явлениями, пока наполовину качественно. В том же 1820 г., когда Эрстед обнаружил магнитное действие тока, Доминик Араго (1786–1853) обнаружил, что проволочная спираль, по которой течет ток, ведет себя как магнит и способна намагничивать железные опилки. Работу Эрстеда продолжил А.-М. Ампер, который изучил взаимодействие двух токов и предложил математическую формулу для такого, магнитостатического взаимодействия.

<<К предыдущему эксперименту  |  Электродинамика  |  К следующему эксперименту>>